Бета-окисление жирных кислот: насыщенные, ненасыщенные и с нечётным числом углеродов

Разбор бета-окисления жирных кислот: транспорт через карнитиновый челнок, четыре реакции цикла, особенности окисления ненасыщенных и нечётноцепочечных кислот с образованием сукцинил-КоА.

Пройти как урок

Локализация процесса и судьба жирных кислот

Бета-окисление — катаболический путь распада высших жирных кислот, протекающий практически во всех клетках, нуждающихся в энергии. При голодании или повышенной потребности в энергии триацилглицеролы адипоцитов гидролизуются, а высвобождённые жирные кислоты транспортируются кровотоком к тканям-потребителям.

Попадая в клетку, жирные кислоты сначала оказываются в цитоплазме, тогда как ферменты бета-окисления локализованы в матриксе митохондрий. Внутренняя мембрана митохондрии непроницаема для длинноцепочечных жирных кислот (от 14 углеродов и более); короткоцепочечные (до 12 атомов C) проходят свободно.

Активация и карнитиновый челнок

Перед транспортом жирная кислота должна быть активирована. Реакция катализируется ацил-КоА-синтетазой с затратой АТФ и присоединением кофермента А; продукт — ацил-КоА. Важно не путать ацил-КоА (остаток жирной кислоты) и ацетил-КоА (двухуглеродный фрагмент).

Перенос ацильного остатка в матрикс осуществляется в три этапа:

Бета-окисление насыщенных жирных кислот

Название процесса связано с тем, что химические превращения затрагивают β-углеродный атом (второй от карбоксильного конца; первый — α). За один цикл от ацил-КоА отщепляется двухуглеродный фрагмент в виде ацетил-КоА. Цикл включает четыре последовательные реакции:

  1. Дегидрирование — ацил-КоА-дегидрогеназа образует двойную связь между α- и β-углеродами; кофермент ФАД восстанавливается до ФАДН₂.
  2. Гидратация — еноил-КоА-гидратаза присоединяет воду по двойной связи: H — к α-углероду, OH — к β-углероду; образуется β-гидроксиацил-КоА.
  3. Дегидрирование по β-углероду — β-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназа окисляет OH-группу до кетогруппы; кофермент НАД⁺ восстанавливается до НАДН.
  4. Тиолитическое расщепление — β-кетоацил-КоА-тиолаза при участии второй молекулы кофермента А отщепляет ацетил-КоА; укороченный на два углерода ацил-КоА вступает в новый цикл.

Процесс циклический: пальмитиновая кислота (16 C) даёт 8 молекул ацетил-КоА за 7 циклов. Образующийся ацетил-КоА поступает в цикл трикарбоновых кислот, а НАДН и ФАДН₂ — в дыхательную цепь.

Окисление ненасыщенных жирных кислот

В природных ненасыщенных жирных кислотах двойные связи имеют цис-конфигурацию, тогда как еноил-КоА-гидратаза работает только с транс-изомером. При достижении окислением положения двойной связи в работу включается дополнительный фермент — еноил-КоА-изомераза, переводящий цис-связь в транс-форму.

Поскольку двойная связь в субстрате уже присутствует, первая реакция цикла (дегидрирование с ФАД) пропускается: процесс начинается сразу с гидратации. После прохождения двойной связи окисление идёт по стандартной четырёхреакционной схеме.

Окисление жирных кислот с нечётным числом углеродов

В предпоследнем цикле у такой кислоты остаётся пятиуглеродный остаток; после очередного отщепления ацетил-КоА в конце образуется трёхуглеродный пропионил-КоА. Его дальнейшая судьба:

Сукцинил-КоА является метаболитом цикла Кребса, поэтому пропионильный остаток включается в общий путь катаболизма и используется для получения энергии.

Ключевые моменты

Что-то непонятно? Спросите нейросеть

AI-тьютор прочитал конспект этого урока и объяснит тему простыми словами.

Ответ генерирует нейросеть — сверяйтесь с учебником.

Дополнительные темы биохимии — то, что не вошло в основной блок.

Малатный челночный механизм, обезвреживание этанола и ксенобиотиков, катаболизм гема, эффект Бора. На платформе — связки этих тем с клиникой и AI-тьютор для глубокого разбора.

малатный челнок · этанол · билирубин · эффект Бора · ксенобиотики
Методички
599 ₽/мес · за биохимию
Интерактивные методички, тесты и клинические задачи, интервальное повторение
Всё на платформе
3 600 ₽/мес · за биохимию
Всё из «Методичек» + видеоразборы и материалы к урокам
Максимум
5 400 ₽/мес · за биохимию
Всё + нейросеть для конспектов, голосовой AI-тьютор 50 мин в день, шпаргалки и Тренажёр Premium
Открыть демо возврат в течение 7 дней

«Пришла нулём по биохимии и анатомии в ноябре. Надеялась хоть как-то сдать. Благодаря школе — сдала оба экзамена!»

Л Лера · ЮУГМУ · Сдала экзамен
Следующий урок Цепь переноса электронов: как митохондрия синтезирует АТФ

Кратко по теме в справочнике

Определения, ключевые факты и вопросы с экзамена — на одной странице.

Реквизиты: ИП Аулов Александр Андреевич · ИНН 772830395578 · ОГРНИП 319774600307273 · SechenovUniverskill@yandex.ru · Оферта · Политика конфиденциальности